KR101958996B1 - A method for preparing membrane having nano-sized pore for water treatment and membrane prepared using same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1 기공을 갖는 다공성 고분자 필름 지지층을 제1 고분자 함유 용액 내에 침지하는 단계; 상기 지지층을 비용매 내에 침지하여 상기 제1 고분자를 고형화하여 상기 지지층의 표면 또는 단면에 존재하는 공극을 채워 지지층을 친수화시키는 제1 고분자층을 형성시키는 단계; 및 상기 제1 고분자층이 형성된 지지층을 제2 고분자 함유 용액 중에 침지한 후 압착하여 제2 고분자층을 구비시켜, 상기 제1 기공보다 작은 크기의 나노 크기인 제2 기공을 갖는 멤브레인를 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 지지층은 소수성이고, 상기 제1 및 제2 고분자층은 친수성인 수처리용 나노급 멤브레인의 제조방법과 이에 의하여 제조된 수처리용 나노급 멤브레인에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 소수성 지지층을 친수화함으로써 불순물 분리능이 크게 향상된 멤브레인을 제공할 수 있다.The present invention provides a method of producing a porous polymer film, comprising: immersing a porous polymer film supporting layer having a first pore in a first polymer containing solution; Immersing the support layer in a non-solvent to solidify the first polymer to form a first polymer layer that fills voids present on a surface or a cross section of the support layer to hydrophilize the support layer; And preparing a membrane having a second nano-sized pore smaller than the first pore by providing a second polymer layer by pressing the supporting layer having the first polymer layer formed thereon by dipping it in a second polymer-containing solution, Wherein the support layer is hydrophobic and the first and second polymer layers are hydrophilic, and a nanocomposite membrane for water treatment prepared thereby. According to the present invention, it is possible to provide a membrane in which the impurity separation ability is greatly improved by hydrophilizing the hydrophobic support layer.

Description

수처리용 나노급 멤브레인의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 수처리용 나노급 멤브레인 {A method for preparing membrane having nano-sized pore for water treatment and membrane prepared using same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nano-scale membrane for water treatment, and a method for preparing the same,

본 발명은 나노급 기공을 포함하는 수처리용 멤브레인의 제조방법과 이에 의하여 제조된 수처리용 나노급 멤브레인에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a water treatment membrane including nano-scale pores and a water-treatment nano-scale membrane produced thereby.

반도체 공정에서 사용되는 포토레지스트 용액 (photoresist solution) 중의 포함된 불순물 제거가 점점 중요시되고 있다. 상기 포토레지스트 용액 중의 불순물은 주로 금속 입자와 유기물 응집 입자로 이루어져 있으며, 현재 상용화된 멤브레인으로는 포토레지스트 용액 중에 불순물 제거가 충분하지 않아 문제가 된다.Removal of impurities contained in photoresist solutions used in semiconductor processes is becoming increasingly important. The impurities in the photoresist solution are mainly composed of metal particles and organic agglomerated particles, and current commercialized membranes are problematic because impurity removal in the photoresist solution is not sufficient.

현재는 나일론 계열 또는 폴리올레핀 계열과 같이 화학적 내구성이 우수한 고분자 계열의 멤브레인이 사용되고 있지만 아직까지 정제 순도가 높지 않은 것으로 알려져 있다. 폴리올레핀 멤브레인을 이용하는 경우, 불순물 중 금속 입자는 멤브레인의 기공 크기에 의해서 제거할 수가 있지만 유기물 응집 입자는 기공 크기뿐만 아니라 멤브레인 전체에서 입자와의 접촉 과정에서 흡착에 의해 제거되어야 하는데 폴리올레핀 자체의 극성기가 없어서 흡착에 의한 메커니즘으로 분리가 불가능한 단점이 있다. 나일론 멤브레인의 경우는 일반적으로 증기유도 상분리법 (vapor-induced phase separation, VIPS)에 의해서 만들어지는데, 이와 같이 제조된 나일론 멤브레인은 나노급 기공을 갖도록 제조하기가 어려운 것으로 알려져 있다. 또한, 상기 나일론 멤브레인은 폴리올레핀 멤브레인에 비해서 극성기는 높지만 불순물과 단면에서의 접촉시간이 짧아서 유기물 응집 입자의 제거가 용이하지 않다는 한계가 있다. Currently, polymer membranes with excellent chemical durability, such as nylon or polyolefin, have been used but are not known to have high purity. In the case of using a polyolefin membrane, the metal particles in the impurities can be removed by the pore size of the membrane, but the organic aggregate particles must be removed by adsorption in the process of contacting the particles with the whole pore size as well as the pore size. It can not be separated by a mechanism due to adsorption. The nylon membranes are generally made by vapor-induced phase separation (VIPS), and it is known that the nylon membranes thus prepared are difficult to manufacture with nanoparticles. In addition, the nylon membrane has a polarity higher than that of a polyolefin membrane, but has a limitation in that it is not easy to remove organic aggregate particles because the contact time with impurities is short.

반면, 본 발명자들은 기존 폴리올레핀 멤브레인의 기공을 나노급으로 제조할 경우 기공 크기가 크게 줄어들면서 동시에 불순물 입자와의 접촉시간을 크게 증가되어 불순물의 제거효율이 크게 상승한다는 사실을 알게 되었다. 따라서, 일반 수처리 및 반도체 공정에 적용 가능한 불순물 제거 효율이 향상된 멤브레인을 제공할 수 있도록 거대 기공을 갖는 기존 폴리올레핀 멤브레인을 이용하면서, 상기 폴리올레핀 멤브레인의 공극을 채움으로써 기공의 크기가 감소된 멤브레인의 제조방법 및 멤브레인에 대한 다양한 연구를 수행하였다. On the other hand, the present inventors have found that when the pores of the conventional polyolefin membrane are produced in the nano-scale, the pore size is largely reduced while the contact time with the impurity particles is greatly increased, and the removal efficiency of the impurities is greatly increased. Therefore, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a membrane having a pore size reduced by filling a void of the polyolefin membrane while using a conventional polyolefin membrane having macropores so as to provide a membrane having improved impurity removal efficiency applicable to general water treatment and semiconductor processing And membranes.

본 발명의 목적은 수처리용 나노급 멤브레인의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 멤브레인을 제공하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for producing a water-treating nanocomposite membrane and a membrane produced thereby.

또한, 본 발명의 다른 목적은 큰 기공을 갖는 소수성 지지층과 복수개의 고분자를 이용하여 나노급 기공을 형성시킴으로서 제거효율을 크게 향상시킬 수 있는 수처리용 나노급 멤브레인의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 멤브레인을 제공하기 위함이다.It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a nanocomposite membrane for water treatment capable of greatly improving the removal efficiency by forming nano pores using a hydrophobic support layer having a large pore and a plurality of polymers, .

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 소수성 지지층의 표면 및 단면에 존재하는 공극을 채우면서 상기 소수성 지지층 표면을 친수화시킨 수처리용 나노급 멤브레인의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 멤브레인을 제공하기 위함이다.Still another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a nanocomposite for water treatment in which the surface of the hydrophobic support layer is hydrophilized while filling voids existing on the surface and the cross section of the hydrophobic support layer, and a membrane produced thereby.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 본 발명의 실시예들은 제1 기공을 갖는 다공성 고분자 필름 지지층을 제1 고분자 함유 용액 내에 침지하는 단계; 상기 지지층을 비용매 내에 침지하여 상기 제1 고분자를 고형화하여 상기 지지층의 표면 또는 단면에 존재하는 공극을 채워 지지층을 친수화시키는 제1 고분자층을 형성시키는 단계; 및 상기 제1 고분자층이 형성된 지지층을 제2 고분자 함유 용액 중에 침지한 후 압착하여 제2 고분자층을 구비시켜, 상기 제1 기공보다 작은 크기의 나노 크기인 제2 기공을 갖는 멤브레인를 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 지지층은 소수성이고, 상기 제1 및 제2 고분자층은 친수성인 수처리용 나노급 멤브레인의 제조방법을 포함한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a porous polymer film, comprising: immersing a porous polymeric film supporting layer having a first pore in a first polymer containing solution; Immersing the support layer in a non-solvent to solidify the first polymer to form a first polymer layer that fills voids present on a surface or a cross section of the support layer to hydrophilize the support layer; And preparing a membrane having a second nano-sized pore smaller than the first pore by providing a second polymer layer by pressing the supporting layer having the first polymer layer formed thereon by dipping it in a second polymer-containing solution, Wherein the support layer is hydrophobic and the first and second polymer layers are hydrophilic.

상기 제2 고분자는 계면중합되어 상기 지지층 및 상기 제1 고분자층의 표면에 코팅될 수 있다.The second polymer may be interfacially polymerized and coated on the surface of the support layer and the first polymer layer.

또한, 상기 지지층은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 이들의 조합을 포함하고, 상기 제1 고분자층은 폴리(비닐알콜-co-에틸렌) (poly(vinyl alcohol-co-ethylene), EVOH)을 포함하며, 상기 제2 고분자층은 폴리아미드, 폴리우레탄 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.Also, the support layer may include polyethylene, polypropylene, and a combination thereof. The first polymer layer may include poly (vinyl alcohol-co-ethylene) (EVOH) The second polymeric layer may comprise a polyamide, a polyurethane, and combinations thereof.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 본 발명의 실시예들은 제1 기공을 갖는 다공성 고분자 필름 지지층; 상기 지지층의 외면에 구비되고, 상기 지지층의 표면 또는 단면에 존재하는 공극을 채워 지지층을 친수화시키는 제1 고분자층; 상기 지지층 및 제1 고분자층을 덮도록 구비되는 제2 고분자층;을 포함하는 멤브레인으로, 상기 멤브레인은 상기 제1 기공보다 작은 크기의 나노 크기인 제2 기공을 갖고, 상기 지지층은 소수성이고, 상기 제1 및 제2 고분자층은 친수성인 제1 양태의 실시예들에 따라 제조된 수처리용 나노급 멤브레인을 포함한다.According to a second aspect of the present invention, embodiments of the present invention include a porous polymeric film support layer having a first pore; A first polymer layer provided on an outer surface of the support layer and filling a void existing in a surface or a cross section of the support layer to hydrophilize the support layer; And a second polymer layer provided to cover the support layer and the first polymer layer, wherein the membrane has a second pore having a nano-size smaller than the first pore, the support layer is hydrophobic, The first and second polymeric layers comprise a water-treating nanocomposite membrane prepared according to embodiments of the first aspect which are hydrophilic.

본 발명의 제3 양태에 따르면, 본 발명의 다른 실시예들은 제2 양태에 따른 수처리용 나노급 멤브레인을 포함하고, 불순물을 제거하는 수처리용 장치를 포함한다.According to a third aspect of the present invention, another embodiment of the present invention includes a water treatment apparatus comprising a water treatment nanocomposite membrane according to the second aspect and removing impurities.

본 발명의 제4 양태에 따르면, 본 발명은 반도체 공정에서 불순물이 포함된 포토레지스트 용액을 재사용하는 방법에 있어서, 제2 양태에 따른 수처리용 나노급 멤브레인을 준비하는 단계; 및 상기 수처리용 나노급 멤브레인을 이용하여 포토레지스트 용액 내의 금속 입자 및 유기물 응집 입자를 포함하는 불순물을 제거하는 단계;를 포함한다.According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of reusing a photoresist solution containing impurities in a semiconductor process, comprising: preparing a water-treating nanocomposite membrane according to the second aspect; And removing impurities including metal particles and organic agglomerated particles in the photoresist solution by using the water-treatment nano-scale membrane.

이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, 수처리용 나노급 멤브레인의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 멤브레인을 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to provide a method of manufacturing a nanocomposite membrane for water treatment and a membrane produced thereby.

또한, 본 발명에 따르면 큰 기공을 갖는 소수성 지지층과 복수개의 고분자를 이용하여 나노급 기공을 형성시킴으로써 제거효율을 크게 향상시킬 수 있는 수처리용 나노급 멤브레인의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 멤브레인을 제공할 수 있다. Also, according to the present invention, there is provided a method for manufacturing a water-treating nano-scale membrane capable of greatly improving removal efficiency by forming nano pores using a hydrophobic support layer having a large pore and a plurality of polymers, and a membrane produced thereby .

또한, 본 발명에 따르면 소수성 지지층의 표면 및 단면에 존재하는 공극을 채우면서 상기 소수성 지지층 표면을 친수화시킨 수처리용 나노급 멤브레인의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 멤브레인을 제공할 수 있다. Also, according to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a water-treating nano-scale membrane in which the surface of the hydrophobic support layer is hydrophilized while filling voids existing on the surface and the cross section of the hydrophobic support layer, and a membrane produced thereby.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리용 나노급 멤브레인의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리용 나노급 멤브레인을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지지층의 SEM 사진이다.
도 4는 도 3에 따른 지지층 상에 제1 및 제2 고분자층이 구비된 멤브레인의 SEM 사진이다.
1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a nanocomposite membrane according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view of a water treatment nanocomposite membrane according to an embodiment of the present invention.
3 is a SEM photograph of a supporting layer according to an embodiment of the present invention.
4 is a SEM photograph of a membrane having first and second polymer layers on a supporting layer according to FIG.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the exemplary embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, Like parts are denoted by the same reference numerals throughout.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리용 나노급 멤브레인의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a nanocomposite membrane according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리용 나노급 멤브레인의 제조방법은 제1 기공을 갖는 다공성 고분자 필름 지지층을 제1 고분자 함유 용액 내에 침지하는 단계 (S10); 상기 지지층을 비용매 내에 침지하여 상기 제1 고분자를 고형화하여 상기 지지층의 표면 또는 단면에 존재하는 공극을 채워 지지층을 친수화시키는 제1 고분자층을 형성시키는 단계 (S20); 및 상기 제1 고분자층이 형성된 지지층을 제2 고분자 함유 용액 중에 침지한 후 압착하여 제2 고분자층을 구비시켜, 상기 제1 기공보다 작은 크기의 나노 크기인 제2 기공을 갖는 멤브레인를 제조하는 단계 (S30);를 포함할 수 있다. 이때, 상기 지지층은 소수성이고, 상기 제1 및 제2 고분자층은 친수성일 수 있다.Referring to FIG. 1, a method for fabricating a nanocomposite membrane according to an embodiment of the present invention includes: (S10) immersing a porous polymeric film support layer having a first pore in a first polymer-containing solution; (S20) of immersing the support layer in a non-solvent to solidify the first polymer to form a first polymer layer that fills voids present on the surface or cross section of the support layer to hydrophilize the support layer; And a step of preparing a membrane having a nano-sized second pore smaller than the first pore by providing a second polymer layer by dipping the supporting layer having the first polymer layer in a second polymer-containing solution, S30). At this time, the support layer may be hydrophobic, and the first and second polymer layers may be hydrophilic.

본 발명의 일 실시예에 따른 수처리용 나노급 멤브레인의 제조방법에 의하여 나노급 기공 크기를 형성시킴으로써 불순물 등의 제거효율이 크게 향상된 멤브레인을 제공할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a nano-scale pore size can be formed by the method of manufacturing a nanocomposite membrane for water treatment, thereby providing a membrane having a greatly improved removal efficiency of impurities and the like.

상기 다공성 고분자 필름 지지층을 제1 고분자 함유 용액 내에 침지하는 단계 (S10)에서 상기 지지층은 다공성의 고분자로 이루어진 필름 형태일 수 있고, 또한 상기 지지층은 소수성으로 제1 기공은 크기가 0.02 ㎛ 이상의 거대 기공을 포함할 수 있다. 이어서, 상기 제1 고분자층을 형성시키는 단계 (S20)에서는, 상기 제1 고분자 함유 용액이 침지된 지지층을 비용매 내에 침지하여 상기 제1 고분자 함유 용액 중 포함된 제1 고분자를 고형화할 수 있다. 고형화된 제1 고분자는 상기 지지층의 표면 또는 단면에 존재하는 공극을 채워 제1 고분자층으로 형성될 수 있으며, 상기 제1 고분자층은 소수성인 지지층을 친수화시킬 수 있다. In the step (S10) of immersing the porous polymeric film support layer in the first polymer-containing solution, the support layer may be in the form of a film made of a porous polymer, and the support layer may be hydrophobic and the first pore may be a macropore . ≪ / RTI > Next, in the step (S20) of forming the first polymer layer, the first polymer contained in the first polymer-containing solution may be solidified by immersing the support layer in which the first polymer-containing solution is immersed in the non-solvent. The solidified first polymer may be formed as a first polymer layer by filling voids present on a surface or a cross section of the support layer, and the first polymer layer may hydrophilize the hydrophobic support layer.

상기 비용매 (non-solvent)는 고분자의 융점 또는 액체의 비점까지 고분자를 용해시키거나 팽윤시키지 못하는 용매로서, 바람직하게는 물을 포함할 수 있다. 상기 비용매는 상기 제1 고분자 함유 용액 중에 포함된 제1 고분자의 고형화를 유도할 수 있고, 고형화된 제1 고분자는 상기 지지층의 표면 상에서 상기 지지층의 기공을 채우거나 또는 상기 지지층의 표면에 구비되는 복수개의 입자로 구비되어 상기 지지층의 표면 상에서 불연속적인 층으로 구비될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 고분자층은 상기 지지층의 제1 기공 내에 구비되어 상기 제1 기공의 부피를 감소시킬 수 있다. 상기 제1 고분자층은 상기 지지층의 표면의 적어도 일부를 노출시키도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 제1 고분자층은 제1 고분자 함유 용액으로 상기 지지층 내부로 함침되어 지지층의 표면 및 단면 내에 고정되도록 구비될 수 있다. 따라서, 멤브레인을 불순물 제거용으로 사용하는 과정에서 상기 제1 고분자층이 유실되지 않고, 상기 지지층의 표면 및 단면 상의 기공을 안정적으로 감소시킬 수 있으므로 상기 멤브레인의 불순물 제거효율이 향상될 수 있다.The non-solvent may be a solvent which does not dissolve or swell the polymer until the melting point of the polymer or the boiling point of the liquid, preferably water. The non-solvent may induce solidification of the first polymer contained in the first polymer-containing solution, and the solidified first polymer may fill the pores of the support layer on the surface of the support layer, And may be provided as a discontinuous layer on the surface of the support layer. For example, the first polymer layer may be provided in the first pores of the support layer to reduce the volume of the first pores. The first polymer layer may be provided to expose at least a part of the surface of the support layer. In addition, the first polymer layer may be provided so as to be impregnated into the support layer with the first polymer-containing solution so as to be fixed in the surface and the cross section of the support layer. Therefore, in the course of using the membrane for removing impurities, the first polymer layer is not lost, and the pores on the surface and the cross-section of the support layer can be stably reduced, so that the impurity removal efficiency of the membrane can be improved.

상기 제2 기공을 갖는 멤브레인를 제조하는 단계 (S30)에서는 상기 제1 고분자층이 형성된 지지층을 제2 고분자 함유 용액 중에 침지한 후 압착하여 제2 고분자층을 구비시킬 수 있다. 상기 제2 고분자층은 상기 지지층 및 상기 제1 고분자층의 외면에 구비되어 상기 지지층 및 상기 제1 고분자층을 전체적으로 덮되 제2 기공을 갖도록 구비될 수 있다. 상기 제2 고분자층은 상기 제2 고분자 함유 용액 중의 제2 고분자가 상기 제1 고분자층의 표면에서 계면중합되어 형성될 수 있으며, 상기 지지층 및 상기 제1 고분자층의 표면에 코팅되도록 구비될 수 있다.In the step (S30) of forming the membrane having the second pores, the support layer on which the first polymer layer is formed may be immersed in the second polymer-containing solution, followed by pressing to form the second polymer layer. The second polymer layer may be provided on the outer surface of the support layer and the first polymer layer so as to cover the support layer and the first polymer layer as a whole and have a second pore. The second polymer layer may be formed by interfacial polymerization of a second polymer in the second polymer-containing solution on the surface of the first polymer layer, and may be coated on the surface of the support layer and the first polymer layer .

본 발명의 실시예에 따른 수처리용 나노급 멤브레인의 제조방법은 거대 기공, 예컨대 제1 기공을 갖는 지지층을 이용하여 제1 및 제2 고분자층을 형성시킴으로써 상기 제1 기공보다 작은 크기를 갖는 나노급의 제2 기공을 갖는 멤브레인을 제조할 수 있다. 상기 제1 기공은 평균 크기가 0.02 ㎛ 내지 10.0 ㎛이고, 상기 제2 기공은 평균 크기가 1 nm 내지 5 nm일 수 있다. A method of manufacturing a nanocomposite membrane for water treatment according to an embodiment of the present invention includes forming a first polymer layer and a second polymer layer by using a large pore, for example, a support layer having a first pore, Of the membrane having the second pore can be produced. The first pores may have an average size of 0.02 μm to 10.0 μm, and the second pores may have an average size of 1 nm to 5 nm.

또한, 상기 지지층은 소수성이고, 상기 제1 및 제2 고분자층은 친수성일 수 있다. 상기 다공성 고분자 필름 지지층은 필름 형태의 지지층으로 소수성 고분자로 이루어질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라 제조된 멤브레인은 소수성 지지층을 포함하나, 상기 멤브레인의 표면은 친수성일 수 있다. In addition, the support layer may be hydrophobic, and the first and second polymer layers may be hydrophilic. The porous polymeric film support layer may be formed of a hydrophobic polymer as a film-like support layer. Membranes prepared according to embodiments of the present invention include a hydrophobic support layer, but the surface of the membrane may be hydrophilic.

예컨대, 상기 지지층은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 제1 고분자층은 폴리(비닐알콜-co-에틸렌) (poly(vinyl alcohol-co-ethylene))을 포함하며, 상기 제2 고분자층은 폴리아미드, 폴리우레탄 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.For example, the support layer may comprise polyethylene, polypropylene and combinations thereof, wherein the first polymer layer comprises poly (vinyl alcohol-co-ethylene) (poly (vinyl alcohol-co-ethylene) The second polymeric layer may comprise a polyamide, a polyurethane, and combinations thereof.

상기 지지층은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 지지층은 당업계에 공지된 상업화된 다공성 고분자 필름 지지층을 구입하여 사용할 수 있다. 상기 지지층의 소재는 다공성 고분자 필름의 형태로 성형이 가능하고, 예컨대 폴리(비닐알콜-co-에틸렌) 등의 제1 고분자 함유 용액 중에 함침시킬 경우 손상을 받지 않는 것이 바람직하다.The support layer may be made of polyethylene or polypropylene, but is not limited thereto. For example, the support layer can be obtained by using a commercially available porous polymeric film support layer known in the art. The support layer may be formed in the form of a porous polymer film, and is preferably not damaged when impregnated into a solution containing a first polymer such as poly (vinyl alcohol-co-ethylene).

통상, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀 계열의 멤브레인은 화학적 내구성이 우수하나, 이와 같은 소재를 멤브레인으로 이용하여 유기물 응집 입자를 포함하는 불순물을 제거하는 경우 정제순도가 높지 않다는 단점이 있다. 예컨대, 상기 유기물 응집 입자는 멤브레인의 기공을 이용하여 입자를 제거하는 방식으로는 제거가 용이하지 않고, 상기 멤브레인과 상기 유기물 응집 입자가 서로 접촉하는 과정에서 상기 멤브레인이 상기 유기물 응집 입자를 흡착하여 제거하여야 하는데 폴리올레핀계 멤브레인은 표면에 극성기가 없어서 흡착에 의한 메커니즘으로의 분리가 불가능하다.In general, polyolefin-based membranes such as polyethylene and polypropylene are excellent in chemical durability. However, when impurities including organic aggregate particles are removed by using such a material as a membrane, there is a disadvantage that the purification purity is not high. For example, the organic agglomerated particles are not easily removed by the method of removing particles using pores of the membrane, and when the membrane and the organic agglomerated particles are in contact with each other, the membrane adsorbs and removes the organic agglomerated particles However, the polyolefin-based membrane has no polarity on its surface, so that it can not be separated into a mechanism by adsorption.

반면, 본 발명의 실시예에 따른 수처리용 나노급 멤브레인의 제조방법에 따르면, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 포함하는 지지층을 이용하되 상기 지지층의 표면에 신규한 방식에 의하여 제1 및 제2 고분자층을 구비시킴으로써 우수한 화학적 내구성을 확보함과 동시에, 멤브레인의 표면을 친수성으로 구비시킬 수 있다. 또한, 발명의 실시예에 따른 수처리용 나노급 멤브레인의 제조방법에 따라 제조된 멤브레인은 마이크로 크기의 제1 기공을 갖는 지지층을 포함함에도 불구하고 나노 크기의 제2 기공을 구비할 수 있다. 상기 멤브레인에서 상기 제1 고분자층과 함께 제2 고분자층은 지지층을 덮도록 구비됨으로써 상기 지지층의 제1 기공의 단면의 크기를 축소시킬 수 있고, 따라서 멤브레인은 상기 제1 기공보다 작은 크기의 나노 크기의 제2 기공을 갖을 수 있다. On the other hand, according to the method of manufacturing a nanocomposite membrane for water treatment according to an embodiment of the present invention, a support layer containing polyethylene or polypropylene is used, and the first and second polymer layers are provided on the surface of the support layer in a novel manner Thereby ensuring excellent chemical durability and providing the surface of the membrane with hydrophilic property. Also, the membrane manufactured according to the method of manufacturing a nanocomposite for water treatment according to an embodiment of the present invention may include a nano-sized second pore although it includes a supporting layer having a micro-sized first pore. The second polymer layer together with the first polymer layer on the membrane may be provided to cover the support layer so that the size of the cross section of the first pore of the support layer can be reduced so that the membrane has a smaller size than the first pore Of the second pore.

따라서, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 멤브레인은 우수한 화학적 내구성을 가짐과 동시에 표면에 극성을 가져 금속 입자와 유기물 응집 입자를 모두 포함하는 불순물을 용이하게 제거할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인의 제조방법은 용이하게 나노 기공 크기를 갖는 멤브레인을 제조할 수 있고, 상기 멤브레인의 나노 기공 크기에 의하여 미세한 불순물을 용이하게 제거할 수 있으므로, 불순물 등의 정제효율을 향상시킬 수 있다.Therefore, the membrane manufactured according to the embodiment of the present invention has excellent chemical durability and polarity on the surface, so that impurities including both metal particles and organic aggregated particles can be easily removed. In addition, the method of manufacturing a membrane according to an embodiment of the present invention can easily produce a membrane having a nano-pore size and can easily remove fine impurities due to the nano pore size of the membrane. Therefore, The efficiency can be improved.

상기 다공성 고분자 필름 지지층의 제1 기공의 평균 크기 (직경)는 0.02 ㎛ 내지 10.0 ㎛일 수 있다. 상기 제1 기공의 평균 크기가 0.02 ㎛ 미만이면 제1 고분자 함유 용액이 상기 지지층의 표면 및 단면 내로 침투하기 어렵고, 상기 제1 기공의 평균 크기가 10.0 ㎛ 초과이면 상기 지지층 표면의 큰 기공들을 채우기가 어려워서 표면 쪽에 결함 (defect)으로 작용하여 불순물 등의 제거 효율이 높지 않을 수 있다.The average size (diameter) of the first pores of the porous polymeric film support layer may be 0.02 mu m to 10.0 mu m. If the average size of the first pores is less than 0.02 탆, the first polymer-containing solution hardly penetrates into the surface and the cross-section of the support layer, and if the average size of the first pores exceeds 10.0 탆, So that it acts as a defect on the surface side, and the removal efficiency of impurities and the like may not be high.

제1 고분자층을 형성시키는 단계 (S20)에서는, 예컨대 폴리(비닐알콜-co-에틸렌) 고분자 함유 용액을 이용하여 상기 지지층을 함침시켜 극성인 제1 고분자층을 형성시킬 수 있다. 상기 제1 고분자층이 폴리(비닐알콜-co-에틸렌)을 포함하는 경우, 에틸렌의 함량은 20 몰% 내지 50 몰%인 것을 사용할 수 있다. 폴리(비닐알콜-co-에틸렌) 고분자 용액을 포함하는 상기 제1 고분자 함유 용액에서 상기 제1 고분자는 디메틸술폭사이드에 녹여 사용할 수 있다. 상기 제1 고분자 함유 용액이 함침된 지지층은 이후 비용매 (물)에 침지되어 상기 제1 고분자가 고형화될 수 있다. 상기 멤브레인은 지지층의 단면 내부까지 상기 제1 고분자가 함침되도록 제조될 수 있으며, 상기 제1 고분자는 상기 지지층의 내부에 안정적으로 고정될 수 있다.In the step of forming the first polymer layer (S20), the support layer may be impregnated with a poly (vinyl alcohol-co-ethylene) polymer-containing solution to form the polar polymer layer. When the first polymer layer contains poly (vinyl alcohol-co-ethylene), the content of ethylene may be from 20 mol% to 50 mol%. In the first polymer-containing solution containing the poly (vinyl alcohol-co-ethylene) polymer solution, the first polymer may be dissolved in dimethylsulfoxide. The support layer impregnated with the first polymer-containing solution may then be immersed in a non-solvent (water) to solidify the first polymer. The membrane may be fabricated such that the first polymer is impregnated into an end face of the support layer, and the first polymer may be stably fixed in the support layer.

상기 제1 고분자층은 상기 지지층의 기공을 포함하는 표면 또는 단면의 적어도 일부를 덮도록 구비될 수 있으며, 상기 지지층을 친수화시킬 수 있다. 상기 제1 고분자층은 소수성의 지지층을 친수화시킴으로써 상기 제1 고분자층 및 지지층 상에 구비되는 친수성의 제2 고분자층이 상기 지지층 상에서 상기 지지층과 서로 반발하지 않고 용이하게 접합하여 구비될 수 있게 할 수 있다.The first polymer layer may be provided to cover at least a part of a surface or a cross section including pores of the support layer, and the support layer may be made hydrophilic. The hydrophilic second polymer layer provided on the first polymer layer and the support layer may be easily bonded to the support layer without repulsion with respect to the support layer by hydrophilizing the hydrophobic support layer in the first polymer layer .

상기 제1 고분자 함유 용액은 상기 지지층의 표면 및 단면을 침투하고, 이어서 비용매에 의하여 고형화되어 제1 고분자층으로 구비될 수 있다. 상기 제1 고분자 함유 용액은 폴리(비닐알콜-co-에틸렌) (poly(vinyl alcohol-co-ethylene))을 포함할 수 있다. The first polymer-containing solution may penetrate the surface and the cross-section of the support layer and then be solidified by the non-solvent to provide the first polymer layer. The first polymer-containing solution may comprise poly (vinyl alcohol-co-ethylene) (poly (vinyl alcohol-co-ethylene)).

상기 제1 고분자 함유 용액의 전체 100 중량%에 대하여 제1 고분자의 함량은 5 중량% 내지 20 중량%일 수 있다. 상기 제1 고분자의 함량이 5 중량% 미만인 경우, 상기 제1 고분자의 함량이 충분하지 않아서 상기 지지층의 표면 또는 단면이 충분히 친수화되지 않아 상기 제1 고분자층이 상기 지지층 상에서 잘 접합하지 못하고 탈락될 수 있다. 또한, 상기 제1 고분자의 함량이 20 중량%를 초과하는 경우, 상기 제1 고분자층에 의하여 지지층의 제1 기공의 일부를 전체적으로 막을 수 있어 제조된 멤브레인의 제2 기공이 일부가 막힌 상태로 불균일하게 구비될 수 있다.The content of the first polymer may be 5 wt% to 20 wt% based on 100 wt% of the total amount of the first polymer-containing solution. If the content of the first polymer is less than 5 wt%, the content of the first polymer is insufficient, so that the surface or the cross section of the support layer is not sufficiently hydrophilized, so that the first polymer layer can not be well bonded on the support layer . When the content of the first polymer is more than 20% by weight, the first polymer layer can completely cover a part of the first pores of the support layer, and the second pores of the prepared membrane are partially clogged, .

상기 폴리(비닐알콜-co-에틸렌)의 전체 몰%에 대하여 에틸렌의 몰%는 20 몰% 내지 50 몰%일 수 있다. 상기 폴리(비닐알콜-co-에틸렌)는 하기와 같은 화학식으로 표현될 수 있고, 극성을 갖는 비닐알콜과 상기 비닐알콜에 대해서 무극성을 갖는 에틸렌으로 이루어지는 공중합체일 수 있다.The mole percent of ethylene relative to the total mole percent of the poly (vinyl alcohol-co-ethylene) can be from 20 mole percent to 50 mole percent. The poly (vinyl alcohol-co-ethylene) may be represented by the following chemical formula, and may be a copolymer made of vinyl alcohol having polarity and ethylene having no polarity with respect to the vinyl alcohol.

Figure 112016037929966-pat00001
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상기 폴리(비닐알콜-co-에틸렌)에서 전체 몰% (m + n)에 대하여 상기 에틸렌의 몰% (n)가 20 몰% 이하인 경우, 상기 폴리(비닐알콜-co-에틸렌)은 상기 폴리(비닐알콜-co-에틸렌)이 갖는 전체적인 극성이 너무 높아서 소수성인 지지층과 서로 반발하는 작용에 의하여 상기 지지층 상에서 고정되지 않아 상기 지지층을 친수화시키기 어렵다. 또한, 상기 에틸렌의 몰% (n)가 50 몰%를 초과하는 경우에는 폴리(비닐알콜-co-에틸렌)의 전체적인 극성도가 낮아져 상기 지지층 상에 안정적으로 고정될 수는 있으나 상기 지지층을 충분히 친수화시키기 어렵고, 상기 지지층과 상기 제1 고분자층 상에 구비되는 친수성의 제2 고분자층과의 접합력이 저하되어 안정적인 멤브레인으로 제공하기 어렵다. The poly (vinyl alcohol-co-ethylene) is a poly (vinyl alcohol-co-ethylene) in which the mole% (n) of the ethylene relative to the total mole% (m + Vinyl alcohol-co-ethylene) is so high that it is not fixed on the support layer due to the action of repelling each other with the hydrophobic support layer, so that it is difficult to hydrophilize the support layer. When the molar% (n) of ethylene is more than 50 mol%, the overall polarity of poly (vinyl alcohol-co-ethylene) is lowered and can be stably fixed on the support layer. However, The bonding strength between the support layer and the hydrophilic second polymer layer provided on the first polymer layer is lowered and it is difficult to provide a stable membrane.

따라서, 상기 폴리(비닐알콜-co-에틸렌)은 소수성인 지지층과 친수성인 제2 고분자층 사이에서 상기 지지층을 친수화시키면서 상기 제2 고분자층을 고정시킬 수 있도록 폴리(비닐알콜-co-에틸렌)에서 전체 몰% (m + n)에 대하여 상기 에틸렌의 몰% (n)은 20 몰% 내지 50 몰%로 구비되는 것이 바람직하다.Thus, the poly (vinyl alcohol-co-ethylene) may be a poly (vinyl alcohol-co-ethylene) copolymer that can fix the second polymer layer while hydrophilizing the support layer between the hydrophobic support layer and the hydrophilic second polymer layer. (N) is preferably 20 mol% to 50 mol% based on the total mol% (m + n) of the ethylene.

본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 제조방법은 상기 제1 고분자층이 형성된 지지층은 제2 고분자 함유 용액 중에 침지된 후 압착될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인의 제조방법은 상기 지지층과 상기 제1 고분자층 상에는 제2 고분자층이 구비되는 멤브레인으로 제조되는 단계 (S30)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 멤브레인은 상기 지지제의 제1 기공보다 작은 크기의 나노 크기인 제2 기공을 갖도록 구비될 수 있다. 예컨대, 상기 제2 고분자층은 상기 제1 고분자층이 형성된 후, 계면중합을 통하여 구비될 수 있으며, 상기 제1 고분자층은 폴리아미드, 폴리우레탄 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. In the method of manufacturing a membrane according to an embodiment of the present invention, the support layer on which the first polymer layer is formed may be dipped in the second polymer-containing solution and then compressed. The method of manufacturing a membrane according to an embodiment of the present invention may include a step S30 of forming a membrane having the support layer and the second polymer layer on the first polymer layer. In addition, the membrane may be provided with a second pore having a nano-size smaller than that of the first pore of the support. For example, the second polymer layer may be formed by interfacial polymerization after the first polymer layer is formed, and the first polymer layer may include polyamide, polyurethane, and combinations thereof.

본 발명의 실시예에 따른 멤브레인 제조방법에 의하여 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 이들의 조합을 포함하는 지지층 상에 제1 고분자층과, 예컨대, 폴리아미드, 폴리우레탄 및 이들의 조합을 포함하는 제2 고분자층이 구비된 멤브레인을 제공할 수 있다. 상기 멤브레인은 지지층에 의하여 화학적 및 물리적인 환경에 의하여 기계적 강도를 구비함과 동시에, 상기 제1 및 제2 고분자층에 의하여 극성을 가질 수 있고, 따라서 폐수나 용액 중 불순물을 흡착함으로써 상기 불순물을 제거할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 멤브레인의 제조방법은 소수성인 지지층과 친수성인 제2 고분자층 사이에는 상기 지지층을 친수화시킬 수 있는 제1 고분자층을 구비시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제1 고분자층은 상기 지지층, 제2 고분자층 사이에 개재되어 상기 지지층과 상기 제2 고분자층이 서로 안정적으로 접합되어 고정되도록 할 수 있어, 멤브레인의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다.By the method of manufacturing a membrane according to an embodiment of the present invention, a first polymer layer and a second polymer layer including, for example, polyamide, polyurethane and combinations thereof, are formed on a support layer comprising polyethylene, polypropylene, Thereby providing a membrane provided with the membrane. The membrane has a mechanical strength due to chemical and physical environment by the support layer and can have a polarity by the first and second polymer layers. Therefore, the impurities are removed by adsorbing impurities in the wastewater or solution can do. The method of manufacturing a membrane according to the present invention may further include the step of providing a first polymer layer capable of hydrophilizing the support layer between the hydrophobic support layer and the hydrophilic second polymer layer. The first polymer layer is sandwiched between the support layer and the second polymer layer so that the support layer and the second polymer layer can be stably fixed to each other and fixed, thereby improving the mechanical strength of the membrane.

본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인 제조방법은 제1 기공의 평균 크기가 0.02 ㎛ 이상, 바람직하게는 0.02 ㎛ 내지 10.0 ㎛인 다공성 고분자 필름 지지층의 표면 및 단면상에서 제1 고분자 함유 용액을 함침시키고, 그 위에 상기 제2 고분자 함유 용액을 이용하여 폴리아미드 또는 폴리우레탄을 포함하는 제2 고분자층이 형성된 멤브레인을 제공할 수 있다. 제조된 멤브레인은 1 nm 내지 5 nm의 평균 크기를 갖는 제2 기공을 구비할 수 있다.The method for manufacturing a membrane according to an embodiment of the present invention comprises impregnating the first polymer-containing solution on the surface and cross-section of the porous polymeric film support layer having an average size of the first pores of 0.02 탆 or more, preferably 0.02 탆 to 10.0 탆, And a second polymer layer containing polyamide or polyurethane is formed thereon using the second polymer-containing solution. The prepared membrane may have a second pore having an average size of 1 nm to 5 nm.

상기 지지층은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 포함할 수 있는데, 이와 같은 폴리에틸렌과 폴리프로필렌은 나노 크기의 기공으로 형성시키기 위해서는 고비용이 소요되고, 또한 상기 폴리에틸렌과 폴리프로필렌을 내에 균일한 나노 크기의 기공을 형성시키기 용이하지 않다. 반면, 본 발명에 따른 멤브레인 제조방법은 상기 지지층을 이용하여 멤브레인을 제조하되 상기 지지층 상에 구비된 제1 고분자층의 표면에서 계면중합을 통하여 상기 지지층의 제1 기공보다 감소된 나노 크기의 제2 기공을 갖도록 구비될 수 있다. 상기 제2 고분자층이 형성된 멤브레인은 1 nm 내지 5 nm을 가질 수 있다.The support layer may include polyethylene or polypropylene. The polyethylene and the polypropylene are expensive to form into nano-sized pores. In addition, since the nano-sized pores are formed in the polyethylene and the polypropylene, It is not easy. On the other hand, in the method of manufacturing a membrane according to the present invention, a membrane is manufactured using the support layer, and the surface of the first polymer layer provided on the support layer is subjected to interfacial polymerization to form a second nano- May be provided to have pores. The membrane on which the second polymer layer is formed may have a thickness of 1 nm to 5 nm.

상기 멤브레인의 제2 기공은 평균 크기 (직경)이 1 nm 내지 5 nm일 수 있다. 상기 제2 기공의 평균 크기가 1 nm 미만인 경우에는 상기 멤브레인의 기공의 크기가 너무 작아서 수처리용으로 사용하는 경우 불순물들에 의하여 멤브레인의 기공이 빈번하게 막혀 문제가 될 수 있다. 또한, 상기 제2 기공의 평균 크기가 5 nm를 초과하는 경우에는, 멤브레인에 구비된 기공이 너무 커 제거하고자 하는 불순물을 용이하게 제거할 수 없다. 본 발명에 따른 수처리용 나노급 멤브레인의 제조방법은 멤브레인의 기공의 평균 크기가 1 nm 내지 5 nm로 소정의 범위 내로 균일하게 형성되는 멤브레인을 효율적으로 만드는 방법을 제공할 수 있다.The second pore of the membrane may have an average size (diameter) of 1 nm to 5 nm. When the average size of the second pores is less than 1 nm, the size of the pores of the membrane is too small, and when used for water treatment, the pores of the membrane are often blocked by impurities, which may be a problem. When the average size of the second pores is more than 5 nm, the pores provided in the membrane are too large to easily remove the impurities to be removed. The method for producing a nanocomposite membrane for water treatment according to the present invention can provide a method for efficiently producing a membrane in which the average pore size of the membrane is uniformly formed within a predetermined range of 1 nm to 5 nm.

즉, 본 발명은 제1 기공의 평균 크기가 0.02 ㎛ 이상인 거대기공을 갖는 소수성 다공성 고분자 필름 지지층 표면 및 단면상에서, 예컨대 폴리(비닐알콜-co-에틸렌) 등이 상기 지지층에 함침되도록 제1 고분자층을 형성시키고, 그 위에 계면중합을 통하여 폴리아미드 또는 폴리우레탄 등을 포함하는 제2 고분자층을 형성시켜서 나노급인 제2 기공을 구비한 멤브레인을 제조하는 방법을 제공할 수 있다. 상기 멤브레인은 수처리용으로 사용하는 과정에서 금속 입자와 함께 미세한 크기의 유기물 응집 입자 등의 불순물의 제거효율이 크게 향상된다.That is, the present invention provides a hydrophobic porous polymeric film support layer having macropores having an average size of the first pores of 0.02 占 퐉 or more on the surface and cross-section, such as poly (vinyl alcohol-co-ethylene) And forming a second polymer layer containing polyamide, polyurethane or the like through interfacial polymerization on the first polymer layer, thereby providing a membrane having a nanoparticle second pore. In the process of using the membrane for water treatment, the removal efficiency of impurities such as fine aggregates of organic particles with the metal particles is greatly improved.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수처리용 나노급 멤브레인을 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a schematic view of a water treatment nanocomposite membrane according to another embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수처리용 나노급 멤브레인 (100)은 제1 기공을 갖는 다공성 고분자 필름 지지층 (110); 상기 지지층 (110)의 외면에 구비되고, 상기 지지층 (110)의 표면 또는 단면에 존재하는 공극을 채워 지지층 (110)을 친수화시키는 제1 고분자층 (120); 상기 지지층 (110) 및 제1 고분자층 (110)을 덮도록 구비되는 제2 고분자층 (120);을 포함하고, 상기 멤브레인 (100)은 상기 제1 기공보다 작은 크기의 나노 크기인 제2 기공을 갖고, 상기 지지층 (110)은 소수성이고, 상기 제1 및 제2 고분자층 (120, 130)은 친수성으로 전술한 실시예에 따라 제조될 수 있다.Referring to FIG. 2, a water treatment nanocomposite membrane 100 according to an embodiment of the present invention includes a porous polymeric film support layer 110 having a first pore; A first polymer layer 120 provided on the outer surface of the support layer 110 and filling the voids present on the surface or the end surface of the support layer 110 to hydrophilize the support layer 110; And a second polymer layer 120 provided to cover the support layer 110 and the first polymer layer 110. The membrane 100 has a second pore size smaller than the first pore size, , The support layer 110 is hydrophobic, and the first and second polymer layers 120 and 130 are hydrophilic and can be manufactured according to the above-described embodiment.

상기 제2 고분자층 (130)은 계면중합에 의하여 상기 지지층 (110) 및 상기 제1 고분자층 (120)의 표면에 코팅되어 구비될 수 있다. 상기 지지층 (110)은 평균 크기가 0.02 ㎛ 내지 10.0 ㎛인 제1 기공을 구비할 수 있고, 상기 지지층 (110) 상에 구비된 제1 고분자층 (120) 및 제2 고분자층 (130)을 포함하는 본 발명의 멤브레인 (100)은 평균 크기가 1 nm 내지 5 nm인 제2 기공을 가질 수 있다.The second polymer layer 130 may be coated on the surface of the support layer 110 and the first polymer layer 120 by interfacial polymerization. The supporting layer 110 may have a first pore having an average size of 0.02 μm to 10.0 μm and may include a first polymer layer 120 and a second polymer layer 130 provided on the supporting layer 110 The membrane 100 of the present invention may have a second pore having an average size of 1 nm to 5 nm.

또한, 상기 지지층 (110)은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 이들의 조합을 포함하고, 상기 제1 고분자층 (120)은 폴리(비닐알콜-co-에틸렌) (poly(vinyl alcohol-co-ethylene))을 포함하며, 상기 제2 고분자층 (130)은 폴리아미드, 폴리우레탄 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.The support layer 110 may include polyethylene, polypropylene, and combinations thereof. The first polymer layer 120 may be formed of poly (vinyl alcohol-co-ethylene) And the second polymer layer 130 may comprise polyamide, polyurethane, and combinations thereof.

본 발명의 실시예에 따른 멤브레인 (100)은 나노급 기공을 가짐으로써 불순물의 제거효율이 크게 향상될 수 있다. 상기 멤브레인 (100)은 소수성인 다공성 고분자 필름 지지층 (110)로 0.02 ㎛ 이상인 거대 기공을 갖는 폴리올레핀을 사용하고, 상기 지지층 (110)의 표면 및 단면을 함침시킬 수 있는 고분자층을 형성시키기 위하여 제1 고분자층, 예컨대 폴리(비닐알콜-co-에틸렌)를 사용할 수 있다. 또한, 상기 폴리(비닐알콜-co-에틸렌)를 포함하는 제1 고분자층 (129(의 표면에서 계면중합을 통하여 제2 고분자층 (130)을 형성시킴으로써, 지지층 (110)의 제1 기공의 크기를 감소시켜 나노급 기공인 제2 기공을 갖는 멤브레인을 제공할 수 있다.Since the membrane 100 according to the embodiment of the present invention has nano-scale pores, the removal efficiency of impurities can be greatly improved. The membrane 100 is made of a polyolefin having macropores of 0.02 占 퐉 or more as the hydrophobic porous polymeric film support layer 110 and a polymeric layer capable of impregnating the surface and cross section of the support layer 110, A polymer layer such as poly (vinyl alcohol-co-ethylene) can be used. Further, by forming the second polymer layer 130 through interfacial polymerization at the surface of the first polymer layer 129 (containing poly (vinyl alcohol-co-ethylene)), the size of the first pores of the support layer 110 To thereby provide a membrane having a second pore which is a nano-scale pore.

즉, 본 발명은 제1 기공의 평균 크기가 0.02 ㎛ 이상인 거대기공을 갖는 소수성 다공성 고분자 필름 지지층 (110) 표면 및 단면상에서 제1 고분자층 (120)인 폴리(비닐알콜-co-에틸렌) 고분자층을 형성시키고 그 위에 계면중합을 통하여 제2 고분자층인 폴리아미드층 또는 폴리우레탄층을 형성시켜서 나노급 기공을 갖고 불순물의 제거효율을 크게 향상된 멤브레인 (100)을 제공할 수 있는 것이 특징이다. That is, the present invention provides a hydrophobic porous polymeric film support layer 110 having macropores having an average pore size of 0.02 占 퐉 or more and a poly (vinyl alcohol-co-ethylene) polymer layer And a polyamide layer or a polyurethane layer which is a second polymer layer is formed thereon through interfacial polymerization to provide a membrane 100 having nano pores and greatly improved impurity removal efficiency.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멤브레인은 제1 기공을 갖는 다공성 고분자 필름 지지층, 상기 지지층 표면에 순차적으로 구비되는 제1 및 제2 고분자층을 포함할 수 있다. 상기 제1 고분자층은 상기 지지층의 표면 및 단면 내부로 함침되어 비용매에 의하여 고형화되어 상기 제1 기공의 내부 및 상기 지지층의 표면에 구비될 수 있고, 상기 제2 고분자층은 상기 제1 고분자층 상에서 계면중합되어 구비될 수 있다. 본 실시예에 따른 멤브레인은 지지층의 표면에는 표면조도 (roughness)가 구비될 수 있고, 상기 지지층 상에 구비되는 제2 고분자층은 상기 표면조도를 덮도록 구비될 수 있다. 상기 지지층의 표면에 구비되는 표면조도는 지지층의 표면적을 증가시킬 수 있으며, 상기 제1 고분자 함유 용액이 상기 지지층 상에 균일하게 구비될 수 있게 할 수 있다. 또한, 상기 제2 고분자층은 상기 지지층 상의 표면조도를 덮도록 구비될 수 있다. 상기 지지층의 표면조도는 상기 지지층 상에 순차적으로 구비되는 제1 고분자층 및 제2 고분자층이 물리적으로 잘 접합하도록 하여, 상기 멤브레인의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the membrane may include a porous polymeric film support layer having a first pore and first and second polymer layers sequentially disposed on the surface of the support layer. The first polymer layer may be impregnated into the surface and the end surface of the support layer and solidified by the non-solvent to be provided on the inner surface of the first pore and on the surface of the support layer, and the second polymer layer may be provided on the first polymer layer Lt; / RTI > The surface of the support layer may have a surface roughness, and the second polymer layer may be provided on the support layer to cover the surface roughness. The surface roughness provided on the surface of the support layer can increase the surface area of the support layer and can uniformly provide the first polymer-containing solution on the support layer. The second polymer layer may be provided to cover the surface roughness of the support layer. The surface roughness of the support layer can improve the mechanical strength of the membrane by allowing the first polymer layer and the second polymer layer, which are sequentially provided on the support layer, to physically bond well.

예컨대, 본 발명에 따른 수처리용 나노급 멤브레인은 반도체 공정에서 포토레지스트 용액 내의 불순물을 제거할 수 있다. 본 발명에 따른 수처리용 나노급 멤브레인은 지지층에 의하여 소정의 화학적 및 물리적 강도를 구비할 수 있고, 또한 제1 및 제2 고분자층에 의하여 외면이 친수성을 구비될 수 있으며 나노크기의 제2 기공을 구비할 수 있으므로 반도체 공정에서 포토레지스트 용액 내에 포함되는 금속 입자 및 유기물 응집 입자 등의 불순물을을 용이하게 제거할 수 있다.For example, the water-treating nanocomposite membrane according to the present invention can remove impurities in the photoresist solution in a semiconductor process. The nano-scale membrane for water treatment according to the present invention may have predetermined chemical and physical strength due to the support layer, and the outer surface may be hydrophilic due to the first and second polymer layers, and the nano- It is possible to easily remove impurities such as metal particles and organic aggregate particles contained in the photoresist solution in the semiconductor process.

본 발명에 따른 수처리용 나노급 멤브레인 (복합 멤브레인)은 불순물을 제거하는 수처리용 장치, 구체적으로 반도체 공정의 폐수처리 장치, 반도체 공정의 초순수 정제 장치, 정수기, 해수담수화 공정의 전처리 장치, 연수기, 정수처리 장치, 폐수 처리 장치 또는 식품 정제장치 등에 사용될 수 있다.A nano-scale membrane (composite membrane) for water treatment according to the present invention is a water treatment apparatus for removing impurities, specifically, a wastewater treatment apparatus for a semiconductor process, an ultrapure water purification apparatus for a semiconductor process, a water purifier, a pretreatment apparatus for a seawater desalination process, A treatment device, a wastewater treatment device, a food purification device, or the like.

본 발명에서, 상기 수처리에 사용되는 물은 초순수, 폐수, 포토레지스트 용액 등의 유기용매 또는 해수일 수 있다. 또한, 상기 불순물은 반도체 공정에서의 포토레지스트 용액 내의 금속 입자 및 유기물 응집 입자일 수 있다.In the present invention, the water used for the water treatment may be an organic solvent such as ultrapure water, wastewater, photoresist solution, or seawater. The impurities may be metal particles and organic aggregate particles in a photoresist solution in a semiconductor process.

본 발명에 따른 수처리용 나노급 멤브레인은 반도체 공정에서 불순물이 포함된 포토레지스트 용액을 재사용하는 방법에 사용될 수 있으며, 상기 포토레지스트 용액을 재사용하는 방법은 전술한 실시예들에 따른 수처리용 나노급 멤브레인을 준비하는 단계; 및 상기 수처리용 나노급 멤브레인을 이용하여 포토레지스트 용액 내의 금속 입자와 유기물 응집 입자를 제거하는 단계;를 포함할 수 있다.The nanocomposite membrane for water treatment according to the present invention can be used in a method of reusing a photoresist solution containing impurities in a semiconductor process. The method of reusing the photoresist solution is similar to that of the water treatment nanocomposite membrane ; And removing the metal particles and the organic agglomerated particles in the photoresist solution by using the water treatment nanocomposite membrane.

상기 수처리용 나노급 멤브레인은 상기 포토레지스트 용액 중에서 금속 입자와 유기물 응집 입자를 기공 크기에 의하여 제거함과 동시에 상기 멤브레인에 의하여 상기 유기물 응집 입자를 흡착하여 제거할 수 있다.The water-treating nano-scale membrane can remove metal particles and organic aggregate particles from the photoresist solution by pore size, and adsorb and remove the organic aggregate particles by the membrane.

이하, 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 효과를 보다 더 구체적으로 설명하고자 하나, 이들 실시예는 본 발명의 예시적인 기재일 뿐 본 발명의 범위가 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are not restrictive of the invention, as claimed.

실시예Example 1: 복합  1: Compound 멤브레인Membrane 제조 Produce

폴리에틸렌 필름 (평균기공크기 0.03 미크론, SK Innovation) 위에 폴리(비닐알콜-co-에틸렌) (이하, EVOH라 함)이 함침된 지지층을 제조하기 위하여 EVOH (에틸렌 27 몰%) 10 중량%를 디메틸술폭사이드 90 중량%에 녹인 고분자 용액을 제조하고 이 용액에 폴리에틸렌 필름을 침지시켰다. 10분간 침지한 후에 롤러로 앞 뒤면에 과량으로 묻어있는 용액을 균일하게 도포한 후 20도의 물에 침지하여 고분자 용액을 고형화한 후 용매를 제거하여 지지층 멤브레인을 완성하였다. 제조된 지지층 멤브레인을 수용액 (m-phenylene diamine (2 중량%), trimethylamine (1 중량%), 캠포술폰산 (2중량%))에 1분간 침지 후, 표면을 롤러를 이용하여 압착한 후, 유기용액 (trimesoyl chloride (0.1중량%), isolC (99.9부피%)에 1분간 침지하고 상온에서 4분간 건조한 후 표면에 폴리아미드층 (제2 고분자층)이 구비된 멤브레인을 평가하였다.In order to prepare a support layer impregnated with poly (vinyl alcohol-co-ethylene) (hereinafter referred to as EVOH) on a polyethylene film (average pore size 0.03 micron, SK Innovation), 10 wt% of EVOH (ethylene 27 mol% A polymer solution dissolved in 90 wt% of the side was prepared, and the polyethylene film was immersed in this solution. After immersing for 10 minutes, the polymer solution was uniformly coated on the front and back surfaces with a roller, immersed in water of 20 degrees to solidify the polymer solution, and the solvent was removed to complete the support layer membrane. The prepared support layer membrane was immersed in an aqueous solution (m-phenylene diamine (2 wt%), trimethylamine (1 wt%), camphorsulfonic acid (2 wt%)) for 1 minute, (0.1% by weight) and isolC (99.9% by volume) for 1 minute, dried at room temperature for 4 minutes, and then coated with a polyamide layer (second polymer layer) Membranes were evaluated.

실시예Example 2: 복합  2: Compound 멤브레인Membrane 제조 Produce

상기 실시예 1에서 EVOH 5중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.The same procedure as in Example 1 was carried out except that 5 wt% of EVOH was used in Example 1 above.

실시예Example 3: 복합  3: Compound 멤브레인Membrane 제조 Produce

상기 실시예 1에서 EVOH 15중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.The procedure of Example 1 was repeated except that 15 wt% of EVOH was used in Example 1.

실시예Example 4: 복합  4: Compound 멤브레인Membrane 제조 Produce

상기 실시예 1에서 폴리에틸렌 필름의 평균기공크기가 0.2 미크론인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.The procedure of Example 1 was repeated except that the average pore size of the polyethylene film in Example 1 was 0.2 microns.

실시예Example 5: 복합  5: Compound 멤브레인Membrane 제조 Produce

상기 실시예 1에서 EVOH를 에틸렌 32 몰%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1, except that 32 mol% of ethylene was used as the EVOH.

비교예Comparative Example 1: 역삼투막 제조 1: Manufacture of reverse osmosis membrane

EVOH 고분자를 함침하지 않은 폴리에틸렌 필름을 지지층으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 멤브레인을 제조하였다.A membrane was prepared in the same manner as in Example 1, except that a polyethylene film not impregnated with EVOH polymer was used as a support layer.

실험예Experimental Example 1:  One: 멤브레인의Membrane 성능평가 Performance evaluation

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 멤브레인의 투과유량 및 NaCl 제거율은 15bar에서 측정하였으며 NaCl 제거율은 전도도 측정기를 사용하였다. 피드용액은 NaCl 0.2 중량% 수용액을 사용하였다.The permeate flow rate and NaCl removal rate of the membranes prepared in the above Examples and Comparative Examples were measured at 15 bar, and a NaCl removal rate was measured using a conductivity meter. The feed solution was a 0.2 wt% aqueous solution of NaCl.

또한, 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 멤브레인은 다음 식을 이용하여 입자 제거율을 특정하였고 표 1에 결과를 나타내었다 (측정압력, 1 kgf /㎠). The membranes prepared in the above Examples and Comparative Examples were subjected to the particle removal rate by using the following equation and the results are shown in Table 1 (measured pressure, 1 kgf / cm 2 ).

R (%) = (Cf - Cp)*100 / CfR (%) = (Cf - Cp) * 100 / Cf

R은 제거율, Cf는 원액의 농도, Cp는 투과액의 농도를 나타낸다.R is the removal rate, Cf is the concentration of the undiluted solution, and Cp is the concentration of the permeate.

투과유량
(LMH)
Permeate flow rate
(LMH)
NaCl 제거율 (%)NaCl removal rate (%)
실시예 1Example 1 3535 9393 실시예 2Example 2 3838 9393 실시예 3Example 3 2929 9595 실시예 4Example 4 4848 9292 실시예 5Example 5 2727 9090 비교예 1Comparative Example 1 55 7272

상기 표 1을 통해, 소수성 고분자 필름만을 사용한 비교예 1의 경우는 투과유량 및 제거율이 모두 매우 낮았지만, 본 발명에 따라 제조된 수처리용 나노급 멤브레인인 실시예 1 내지 실시예 5에 따른 복합 멤브레인은 표면 및 단면이 친수화됨으로써, 상기 비교예 1에 비하여 투과유량 및 제거율이 모두 상승하는 결과를 보인다. In the case of Comparative Example 1 using only the hydrophobic polymer film, the permeation flow rate and the removal rate were both very low. However, the composite membrane according to Examples 1 to 5, which is a water treatment nano-scale membrane manufactured according to the present invention, The surface and the cross section are hydrophilized, so that the permeation flow rate and the removal rate are both increased as compared with Comparative Example 1.

실험예Experimental Example 2:  2: 멤브레인의Membrane 기공 확인 Checking the site

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지지층의 SEM 사진이고, 도 4는 도 3에 따른 지지층 상에 제1 및 제2 고분자층이 구비된 멤브레인의 SEM 사진이다.FIG. 3 is a SEM image of a supporting layer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a SEM photograph of a membrane having first and second polymer layers on a supporting layer according to FIG.

도 3은 폴리에틸렌으로 이루어진 지지층의 SEM 사진으로, 큰 기공 등이 SEM 사진으로 확인되었고, 상기 도 4에서는 상기 폴리에틸렌 지지층 상에 EVOH 및 폴리아미드가 형성된 멤브레인은 상기 폴리에티렌에서 나타낸 거대 기공이 대부분 없어졌음을 확인할 수 있었다. 도 4에 따른 멤브레인은 지지층 상에 순차적으로 EVOH 및 폴리아미드가 구비됨으로써 도 3에 나타난 기공보다 작은 크기의 기공을 가짐을 확인할 수 있었다.FIG. 3 is an SEM photograph of a supporting layer made of polyethylene. SEM photographs of large pores and the like are shown. In FIG. 4, the membrane in which EVOH and polyamide are formed on the polyethylene support layer has almost no macropores . The membrane according to FIG. 4 was confirmed to have pores smaller than the pores shown in FIG. 3 by sequentially providing EVOH and polyamide on the support layer.

100 : 수처리용 나노급 멤브레인 110 : 다공성 고분자 필름 지지층
120 : 제1 고분자층 130 : 제2 고분자층
100: water treatment nano-scale membrane 110: porous polymeric film support layer
120: first polymer layer 130: second polymer layer

Claims (13)

제1 기공을 갖는 다공성 고분자 필름 지지층을 제1 고분자 함유 용액 내에 침지하는 단계;
상기 지지층을 비용매 내에 침지하여 상기 제1 고분자를 고형화하여 상기 지지층에 존재하는 공극을 채워 상기 제1 기공의 부피를 감소시킴과 동시에 상기 지지층을 친수화시키는 제1 고분자층을 형성시키는 단계; 및
상기 제1 고분자층이 형성된 지지층을 제2 고분자 함유 용액 중에 침지한 후 압착하여 제2 고분자층을 구비시켜, 상기 제1 기공보다 작은 크기의 나노 크기인 제2 기공을 갖는 멤브레인를 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 지지층은 소수성이고, 상기 제1 및 제2 고분자층은 친수성인 수처리용 나노급 멤브레인의 제조방법.
Immersing a porous polymeric film support layer having a first pore in a first polymer containing solution;
Immersing the support layer in the non-solvent to solidify the first polymer to fill the voids existing in the support layer to reduce the volume of the first pores and to form the first polymer layer to hydrophilize the support layer; And
Preparing a support having a first polymer layer formed thereon by immersing the support layer in a second polymer containing solution and pressing the polymer layer to form a second polymer layer having a second pore size smaller than that of the first pore; Including,
Wherein the support layer is hydrophobic and the first and second polymer layers are hydrophilic.
제1항에 있어서,
상기 제2 고분자는 계면중합되어 상기 지지층 및 상기 제1 고분자층의 표면에 코팅되는 수처리용 나노급 멤브레인의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the second polymer is interfacially polymerized to be coated on the surface of the support layer and the first polymer layer.
제1항에 있어서,
상기 제1 기공은 평균 크기가 0.02 ㎛ 내지 10.0 ㎛인 수처리용 나노급 멤브레인의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first pores have an average size of 0.02 탆 to 10.0 탆.
제3항에 있어서,
상기 제2 기공은 평균 크기가 1 nm 내지 5 nm인 수처리용 나노급 멤브레인의 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the second pores have an average size of 1 nm to 5 nm.
제1항에 있어서,
상기 지지층은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 이들의 조합을 포함하고, 상기 제1 고분자층은 폴리(비닐알콜-co-에틸렌) (poly(vinyl alcohol-co-ethylene))을 포함하며, 상기 제2 고분자층은 폴리아미드, 폴리우레탄 및 이들의 조합을 포함하는 수처리용 나노급 멤브레인의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the support layer comprises polyethylene, polypropylene and combinations thereof, wherein the first polymer layer comprises poly (vinyl alcohol-co-ethylene) (poly (vinyl alcohol-co-ethylene) Wherein the membrane comprises polyamide, polyurethane and combinations thereof.
제5항에 있어서,
상기 제1 고분자 함유 용액의 전체 100 중량%에 대하여 제1 고분자의 함량은 5 중량% 내지 20 중량%인 수처리용 나노급 멤브레인의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the content of the first polymer is 5 wt% to 20 wt% based on the total 100 wt% of the first polymer-containing solution.
제6항에 있어서,
상기 폴리(비닐알콜-co-에틸렌)의 전체 몰%에 대하여 에틸렌의 몰%는 20 몰% 내지 50 몰%인 수처리용 나노급 멤브레인의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the molar percentage of ethylene relative to the total molar percent of the poly (vinyl alcohol-co-ethylene) is 20 mol% to 50 mol%.
제1항에 있어서,
상기 지지층의 표면에는 표면조도 (roughness)가 구비되되, 상기 제2 고분자층은 상기 표면조도를 덮도록 구비되는 수처리용 나노급 멤브레인의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the surface of the support layer is provided with a roughness and the second polymer layer is provided to cover the surface roughness.
제1 기공을 갖는 다공성 고분자 필름 지지층;
상기 지지층의 외면에 구비되고, 상기 지지층에 존재하는 공극을 채워 상기 제1 기공의 부피를 감소시킴과 동시에 상기 지지층을 친수화시키는 제1 고분자층;
상기 지지층 및 제1 고분자층을 덮도록 구비되는 제2 고분자층;을 포함하는 멤브레인으로,
상기 멤브레인은 상기 제1 기공보다 작은 크기의 나노 크기인 제2 기공을 갖고,
상기 지지층은 소수성이고, 상기 제1 및 제2 고분자층은 친수성인 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 의하여 제조된 수처리용 나노급 멤브레인.
A porous polymeric film support layer having a first pore;
A first polymer layer provided on an outer surface of the support layer to fill a void existing in the support layer to reduce a volume of the first pore and to hydrophilize the support layer;
And a second polymer layer provided to cover the support layer and the first polymer layer,
Wherein the membrane has a second pore size smaller than the first pore,
9. The nanocomposite for water treatment according to any one of claims 1 to 8, wherein the support layer is hydrophobic and the first and second polymer layers are hydrophilic.
제9항에 있어서,
상기 수처리용 나노급 멤브레인은 반도체 공정에서 포토레지스트 용액 내의 불순물을 제거하는 것인 수처리용 나노급 멤브레인.
10. The method of claim 9,
Wherein the water treatment nanocomposite membrane removes impurities in the photoresist solution in a semiconductor process.
제9항의 수처리용 나노급 멤브레인을 포함하고, 불순물을 제거하는 수처리용 장치.A water treatment apparatus comprising the nanocomposite membrane of claim 9 for removing impurities. 제11항에 있어서,
상기 불순물은 반도체 공정에서의 포토레지스트 용액 내의 금속 입자와 유기물 응집 입자를 포함하는 수처리용 장치.
12. The method of claim 11,
Wherein the impurity comprises metal particles and organic agglomerated particles in a photoresist solution in a semiconductor process.
반도체 공정에서 불순물이 포함된 포토레지스트 용액을 재사용하는 방법에 있어서,
제9항의 수처리용 나노급 멤브레인을 준비하는 단계; 및
상기 수처리용 나노급 멤브레인을 이용하여 포토레지스트 용액 내의 금속 입자와 유기물 응집 입자를 제거하는 단계;를 포함하는 방법.
A method of reusing a photoresist solution containing impurities in a semiconductor process,
Preparing a water-treating nanocomposite membrane of claim 9; And
Removing the metal particles and the organic agglomerated particles in the photoresist solution using the water treatment nanocomposite membrane.
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